La restauration a été faite par le facteur d'orgues Jean-Marc Cicchero de Gentilly et ses compagnons. Elle a débuté en février 2001 pour s'achever le 8 septembre de la même année.

La restauration s'est déroulée en trois grandes étapes: démontage, nettoyage, remontage. Lorsque les facteurs d'orgues sont arrivés, l'orgue n'avait pas été touché depuis la tempête, il a donc fallu enlever tous les gravats, les débris de la voûte, excepté le clocheton de plusieurs dizaines de kilogs qui avait été enlevé auparavant. Après avoir procédé à ce nettoyage, il a fallu dépoussiérer et nettoyer certaines parties de l'orgue. Une fois le nettoyage "de base" effectué, il a fallu procéder au démontage de l'orgue.

Il faut savoir que cet orgue contient plus de 3500 tuyaux repartis en quatre plans sonores. Chaque clavier correspond à un plan sonore, l'orgue de la Basilique possède trois claviers manuels et un clavier que l'on actionne avec les pieds qui se nomme pédalier.

Les tuyaux ont été démontés par plan sonore ceci pour des raisons de place, car toutes les opérations ont été effectuées sur la tribune, aucun tuyau n'ayant été ramené en atelier. Les facteurs d'orgues ont donc commencé par démonter toute la tuyauterie de façade puis celle du plan sonore principal, appellé Grand-Orgue. Une fois la tuyauterie démontée, il a fallu nettoyer, puis traiter le sommier, partie en bois où reposent les tuyaux. Les tuyaux ont été nettoyés, ressoudés ou remplacés en cas de besoin, puis remontés sur le sommier. Après cela, les facteurs d'orgues ont nettoyé de la même façon les trois autres plans sonores: le Positif, le Récit pour finir avec le Pédalier. Une fois l'instrument entiérement remonté, nettoyé, il a fallu accorder les tuyaux. C'est un travail très long, très minutieux car il faut accorder les tuyaux un par un, et souvent pénible car il n'y a, parfois, pas beaucoup de place pour se mettre, et surtout il faut rester des heures entières l'oreille à proximité des tuyaux.

Mais la console de l'orgue, le cerveau de l'instrument où on retrouve toutes les commandes, a été elle aussi touchée par la tempête. En effet, les claviers étaient remplis de gravats et donc inutilisables car les touches étaient coincées. Il a fallu nettoyer les claviers et démonter entiérement la console. Lors de cette restauration, les facteurs d'orgues en ont profité pour moderniser la console en remplaçant tous les contacts vétustes par des contacts électroniques. Il y a eu également ajout d'un combinateur de plus de 8000 combinaisons, ce qui permet à l'organiste d'obtenir n'importe quelle registration, programmée à l'avance, sans assistant. La console a été refaite par Joël Pétrique, qui est le concepteur du combinateur.

La restauration a donc été terminée le samedi 8 septembre 2001, pour la messe du soir.